[發明專利]基于動態耦合系數識別的WPT系統的最大效率跟蹤方法

有效

• 申請號: 201910707850.8
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110350674B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 馮宏偉;黃麟;奚茂龍;單正婭
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 黎昔耀

本發明公開了基于動態耦合系數識別的WPT系統的最大效率跟蹤方法，所述WPT系統包括發射端和接收端，所述發射端與所述接收端分別連接有控制器，所述發射端包括Buck?Boost轉換模塊、高頻逆變模塊以及發射線圈，所述接收端包括接收線圈、阻抗匹配網絡模塊以及整流電路模塊；本發明可以根據電路參數實時準確的識別耦合系數，從而更加精確的匹配阻抗電路，從而實現系統的最大效率跟蹤，同時本發明還實現了輸出恒壓控制；因此，本發明專利對無線充電系統最大傳輸效率設計具有十分重要的實用意義。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，具體涉及基于動態耦合系數識別的WPT系統的最大效率跟蹤方法。

背景技術

無線電能傳輸系統(WPT系統)是一個松散耦合系統，當初級側和次級側之間存在相對運動時，耦合系數會隨機變化，耦合系數的變化將直接影響最大效率的跟蹤性能。SuYugang等提出了一種通過開關電容來識別耦合系數的方法，但是需要兩側的參數，這在實際情況下較難實現。Daita Kobayashi等提出了一種動態識別耦合系數的方法，只需要次級側參數，但整流器電流具有高次諧波，因此測量可能增加復雜性和不確定性。Dai Xin等提出了一種最大效率跟蹤下的動態耦合系數識別方法，利用耦合系數與Buck-Boost電路占空比變化量之間的關系實時估計耦合系數，但這種關系建立在方程近似線性化的基礎上，與真實值相比存在誤差。本發明專利探討了無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)系統在實際應用中有關最大傳輸效率的關鍵性問題，考慮到WPT系統是一種松散耦合系統，耦合系數因發射端和接收端的相對運動而變化，僅僅從固定耦合條件下的頻率跟蹤、負載阻抗匹配、系統參數等方面研究，較難實現最大效率跟蹤控制。為使系統保持在最大效率點，本發明提出了基于動態耦合系數識別的WPT系統及最大效率跟蹤方法。

發明內容

針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供一種基于動態耦合系數識別的WPT系統的最大效率跟蹤方法，可以根據電路參數實時準確的識別耦合系數，從而更加精確的匹配阻抗電路，從而實現系統的最大效率跟蹤，同時本發明還實現了輸出恒壓控制。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供基于動態耦合系數識別的WPT系統，該WPT系統包括發射端和接收端，所述發射端與所述接收端分別連接有控制器；

所述發射端包括Buck-Boost轉換模塊、高頻逆變模塊以及發射線圈；

所述Buck-Boost轉換模塊連接48V穩壓電源，變壓后輸出；

所述高頻逆變模塊，接收Buck-Boost轉換模塊輸出的直流電，轉變成高頻交流電后輸出；

所述接收端包括接收線圈、阻抗匹配網絡模塊以及整流電路模塊；所述接收線圈與所述射端的發射線圈構成諧振電路；

所述阻抗匹配網絡模塊與所述接收線圈相連；

所述整流電路模塊與阻抗匹配網絡模塊相連，進行整流，為負載電阻R_L提供負載電壓U_L。

優選的，所述發射線圈由諧振電容C₁和發射線圈L₁串聯組成；

所述接收線圈由諧振電容C₂和接收線圈L₂串聯組成，所述接收線圈的諧振頻率與所述發射線圈的諧振頻率相同，所述發射線圈與所述接收線圈構成諧振電路；

所述阻抗匹配網絡模塊為C_b1、C_b2以及電感L_b組成的T型阻抗匹配網絡；